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III - Les encres (fin) |
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III-2 Les encres DOD |
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Le procédé "goutte à la demande" se trouve principalement dans le domaine de
l'impression bureautique. De ce fait, on trouve énormément d'imprimantes différentes sur le marché. Cependant, la plupart utilisent les
mêmes méthodes de jet d'encre DOD, et donc requièrent des propriétés similaires pour les encres. La tête d'impression d'une imprimante DOD
est constituée en général d'une série de buses qui éjectent l'encre en raies. Les caractères et les motifs imprimés sont donc formés de
"raies d'encre". L'éjection d'une série de gouttelettes plus ou moins déviées par le champ magnétique peut alors former un trait.
Les caractéristiques imposées aux encres par les différentes méthodes de jet d'encre "à la demande" dépendent de la technique
utilisée. |
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3-2-1 Impulsion piézo-électrique et "bubble-jet" |
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Ces procédés sont utilisés le plus souvent dans le domaine de l'impression bureautique. En fait,
trois caractéristiques principales sont imposées aux encres qui subissent une excitation piézo-électrique (éjection électromécanique) ou le
"bubble-jet" (changement d'état). D'abord, l'encre, qui passe dans des buses ou des canaux capillaires ouverts, doit absolument
rester fluide et ne doit avoir aucune tendance à sécher tant qu'elle n'a pas été projetée sur le support. Ensuite, et cela peut paraître
contradictoire, l'encre doit sécher rapidement une fois déposée sur le papier. Enfin, l'encre doit permettre une bonne résolution
d'impression, sur une large gamme de papiers. Dans le cas du "bubble-jet", il est aussi nécessaire que l'encre bouille
facilement et qu'elle soit stable, car elle va subir des cycles d'élévation et de diminution brutales de température. Pour éviter un
séchage de l'encre dans les buses, on utilise une large gamme d'agents mouillants, comme par exemple le glycol ou des polymères à base de
glycol, pour les encres à l'eau. Ils permettent de capter l'humidité atmosphérique autour de la buse et donc d'éviter l'augmentation
de la viscosité par évaporation. Néanmoins, la prévention du séchage dans les buses implique une augmentation du temps de séchage de
l'encre imprimée. On peut toutefois obtenir des temps de séchage raisonnables en utilisant un mélange de solvants qui permette
l'absorption de l'encre à la surface de supports poreux ou couchés. Toutefois, et encore une fois, il faut s'assurer que cette absorption
élevée ne diminue pas la qualité de l'impression et la précision du point imprimé à cause d'un étalement trop important. En fait,
pratiquement, l'équilibre s'obtient plus facilement quand le matériel est adapté. On peut par exemple trouver des sécheurs sur les grosses
imprimantes de bureau... On peut ainsi accélérer le temps de séchage. En général, la qualité d'impression est plutôt bonne, mais elle est
quand même assez variable selon le papier. Il faut un papier adapté à tels ou tels procédés et imprimantes. Le papier le plus cher ne
donnera pas forcément la meilleure impression avec votre imprimante. D'autre part, les performances de l'encre sont limitées parce qu'on
ne peut pas utiliser les solvants qui permettent un séchage rapide, comme la methyléthylcétone, parce que le réservoir est ouvert. Des
recherches sont en cours afin que l'on puisse envisager un séchage rapide des encres DOD sur une large gamme de surfaces différentes, tout
en évitant les risques de séchage prématuré. |
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Actuellement, les meilleures formulations donnent un temps de séchage de 10 secondes et il
est fréquent de trouver des temps de séchage de 30 secondes. Une bonne qualité d'impression est obtenue avec des formulations qui
donnent une viscosité assez élevée (de l'ordre de 20 cP) et une énergie de surface d'environ 45 mN/m. Le pH d'une encre DOD se
situe en général autour de 8-9. Ce paramètre reste assez limité et de nombreuses recherches portent aussi sur son optimisation. Enfin, des
colorants stables et de très haute qualité sont nécessaires pour que les performances ne soient pas affectées. C'est particulièrement vrai
dans le cas des encres "bubble-jet", c'est pourquoi des procédés d'épuration très poussés sont effectués sur les colorants :
ultrafiltration, ultracentrifugation, osmose inverse permettent de purifier le colorant et de supprimer toute trace saline. En effet, la
température de l'organe chauffant dans le procédé "bubble-jet" peut atteindre 350 °C. Des chauffages et refroidissements
répétés risquent de causer une dégradation du colorant en une matière insoluble, qui risquerait de boucher les buses ou diminuer
l'efficacité du transfert de chaleur vers l'encre. Ce phénomène, connu sous le nom de "kogation", est dû aux impuretés salines
inorganiques. Finalement, on peut dire que très peu d'encres sont capables de satisfaire les exigences extrêmement sévères du procédé par
changement d'état. |
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3-2-2 Jet par clapet |
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Le procédé de jet d'encre par clapet est utilisé dans le milieu industriel pour l'impression de
gros caractères sur du carton ou sur les lignes de production par exemple. A la différence des autres procédés de "goutte à la
demande", le fait d'utiliser un réservoir fermé permet l'utilisation de solvants volatils comme la methyléthylcétone, car on n'a
aucune raison de se méfier particulièrement d'un séchage prématuré, d'autant plus que l'orifice d'éjection est plus gros qu'une buse de
"bubble-jet" par exemple. Ce procédé permet l'impression sur une large gamme de surfaces, du papier jusqu'aux films d'emballage.
Les temps de séchage sont facilement inférieurs à 10 secondes mais la qualité et la vitesse d'impression sont faibles à cause de la
taille du clapet et du temps nécessaire à son ouverture et à sa fermeture. Les formulations utilisées sont relativement simples, et sont
caractérisées par une viscosité optimum de 2 cP. L'énergie de surface doit être supérieure à 23 mN/m pour éviter que la buse
d'éjection ne soit trop mouillée par l'encre. |
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3-1-3 Thermofusion |
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Les encres thermofusibles éjectées par piézo-électricité ou par changement d'état doivent suivre
les contraintes imposées par leur système d'éjection, mais doivent en plus posséder des propriétés propres au procédé. L'encre est solide à
la température ambiante, et elle est chauffée jusqu'à 150 °C, où elle devient liquide et acquiert donc les propriétés de fluide
nécessaires au procédé jet d'encre. De même que pour les encres non thermofusibles, aucune évaporation ne peut être admise dans la buse
sous peine de bouchage. On obtient de bonnes performances avec une énergie de surface proche de 40 mN/m et une viscosité de
40 cP. La stabilité à la chaleur de l'encre est évidemment primordiale, et, bien entendu, ses composants doivent être protégés de -
ou insensibles à - l'oxydation, la corrosion et la perte de couleur. |
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Après l'impact, l'encre thermofusible se solidifie et donne une très bonne qualité d'impression.
En contrepartie, comme on obtient un dépôt d'encre légèrement en relief, celui-ci craint les griffures et les rayures. Ainsi, lorsqu'on
formule une encre thermofusible, on prend soin de bien choisir un liant résistant. Le refroidissement doit aussi être contrôlé, afin de
permettre à l'encre de bien pénétrer dans le support, avant solidification. Un compromis doit être fait à ce niveau, parce que si
l'absorption est trop grande, le point imprimé s'élargit et donc la qualité d'impression diminue. Au pire, on peut avoir une traversée de
l'encre à travers le support. Comme la plupart des procédés "goutte à la demande", l'utilisation d'encre thermofusible est
limitée aux supports absorbants, même si une imprimante commercialisée a eu de bons résultats sur un support non poreux. |
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La formulation d'une encre thermofusible ne contient aucun solvant organique et ceci a
l'avantage d'être plus sûr car non inflammable. Essentiellement, une encre "hot-melt" comprend deux ingrédients : une
matière colorante et le véhicule. Celui-ci est un mélange de polymères et permet de contrôler la viscosité selon la température et le
comportement de l'encre sur le support. Ces polymères sont à base d'acides gras et de cires synthétiques ou naturelles. Leur masse
moléculaire est importante, et celle-ci va déterminer la précision du point de fusion de l'encre. Une très bonne qualité d'impression
peut être obtenue par l'utilisation d'un mélange de polymères tels que des acides gras au point de fusion précis et à la viscosité
contrôlée et d'autres, qui soient très filmogènes et solides. |
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IV - Le jet d'encre aujourd'hui |
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IV-1 Des encres et des techniques |
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Une grande variété de propriétés est maintenant disponible, comme la résistance aux solvants, la
relecture aux UV et aux IR, la comestibilité, les couleurs, l'adhésion sur surfaces différentes, la résistance à la température, les
propriétés thermochromiques, opacifiant, etc. Un certain nombre de particularités physiques - les principales étant la viscosité, la
tension de surface, la conductibilité électrique, la taille des particules (finesse) - doivent être contrôlées afin d'assurer le bon
déroulement du mécanisme de la formation des gouttes ainsi que la continuité de la qualité d'impression. |
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L'encre doit être formulée dans la plage de température où doit fonctionner la machine, afin que
tous ces facteurs restent dans des limites acceptables. De plus il faut parer à toute éventualité de contamination de l'encre et du
vieillissement par perte de solvant lorsque la machine est en fonctionnement. La contamination de l'encre est résolue par le montage de
nombreux filtres sur le circuit hydraulique de la machine et souvent par la pressurisation de la tête d'impression, ce qui permet de
réduire l'entrée de poussières. La perte de solvant est, quant à elle, inévitable, à cause de la circulation dans la machine. |
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Le principal objectif est de contrôler la durée du séchage. Pour le jet continu, la plupart des
gouttes sont recyclées. Le solvant est perdu au cours de ce processus ce qui conduit à une augmentation de la viscosité, il faut donc
trouver un juste milieu. Les solvants dans une bonne encre jet d'encre sont un mélange rigoureux de plusieurs solvants offrant des
possibilités de séchage optimum. Comme ceux-ci s'évaporent, ils doivent être remplacés afin de maintenir une qualité d'impression
constante. De nombreuses imprimantes mesurent en permanence la viscosité afin de contrôler l'adjonction de solvants. |
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IV-2 Le marché du jet d'encre |
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Le marché du jet d'encre est aujourd'hui plus complexe que jamais, à l'heure où certains le
verraient déjà suppléer le mode d'impression traditionnelle plus important, à savoir l'Offset. Les systèmes d'impression ainsi que les
encres élaborées sont de plus en plus divers et variés. Dans tous les secteurs concernés par le jet d'encre, les chiffres et les avancées
technologiques sont éloquents. Ainsi, dernièrement, Domino (GB) a mis au point, pour le marché des boissons, une encre marquant les
surfaces humides, permettant d'écrire à l'intérieur des glaçons par exemple. En 1997, sur les 16.5 millions de micro-ordinateurs
vendus, près de 42 % l'étaient dans un lot comprenant une imprimante jet d'encre couleur. Encad Europe, qui vend des machines de
large laize, prétend avoir augmenté ses ventes de 50 % en 1997, pour un total de 37 millions de dollars. Les studios photo et les
bureaux multimédia de service sont les plus gros clients de machines jet d'encre, mais les entreprises de plus gros calibre en achètent
également, pour promouvoir leurs produits à l'aide de posters grand format. En Grande-Bretagne, par exemple, le nombre de machines
"à la demande" utilisées est passé de 1800 en juin 1996 à 2500 en Février 1998. Il y avait à la même époque
60 systèmes d'impression CIJ, la plupart pour l'étiquetage, et près de neuf machines super grand format, c'est-à-dire supérieur à
5 m. |
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Connaissant les prix pratiqués et les sommes mises en jeu, il n'est pas étonnant que les
fabricants d'encre européens essaient de se placer sur ce marché. De fait, Sericol, traditionnellement fabricant d'encres pour la
flexographie, mais aussi la Royal Dutch Printing Ink Factories Van Son se lancent dans la course, derrière Coates Lorilleux.
Cette entreprise a subi une baisse de ses ventes dans les années 80 lorsque les fabricants d'encre se sont décidés à produire eux-mêmes
leurs encres, mais aujourd'hui les ventes sont reparties grâce à l'arrivée de machines plus techniques et de meilleure qualité sur le plan
graphique. Chez Xaar, on a développé des têtes imprimantes de 70 mm de large, offrant des résolutions de 500 ou 1000 dpi,
et capables d'imprimer 20 à 22 pouces par seconde, ou, lorsqu'elles offrent la possibilité d'avoir 8 niveaux de gris,
14 pouces par seconde. Les systèmes mis au point permettent d'utiliser des encres assez variées (encres "textile",
séchage UV, etc.). Qu'elles soient à base d'eau ou de solvant, elles contiennent des pigments et sèchent rapidement sans boucher les
buses, résistent à l'humidité et au vieillissement. |
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Pourtant, le marché peut paraître bouché pour les fabricants d'encre traditionnels. En effet, les
quantités d'encre dont il est question sont toujours faibles par rapport à celles qui sont utilisées en offset. De plus, la concurrence
est rude, car il y a non seulement les fabricants de matériel qui produisent leurs propres encres (du moins pour le noir), mais également
les grands groupes chimistes comme Ilford, 3M, DuPont et Kodak qui sont en train de se positionner sur le
marché. Enfin, les encres jet d'encre sont généralement vendues avec les têtes imprimantes, comme dans le cas du système thermique, ou du
moins sont spécifiques à une tête imprimante : les fabricants ne garantissent le bon fonctionnement de l'outil qu'ils vendent que
pour l'utilisation d'une encre donnée. Cependant, les spécialistes estiment que la situation va évoluer. Pour eux, la possibilité très
proche d'imprimer 100 folios A4 à la minute va permettre au jet d'encre de supplanter l'offset sur certains secteurs du marché de
l'impression de labeur. La nouvelle concurrence qui s'ensuivra, fera qu'à terme, le prix des encres jet d'encre sera toujours plus élevé
que celui des encres traditionnelles, mais avec un facteur 4 ou 5, et non plus 20. |
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V - Conclusion |
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Le fait qu'il existe deux technologies différentes (CIJ ou DOD) permet d'envisager des
applications industrielles très variées. Les avancées technologiques (toujours plus vite, toujours plus grand, avec une meilleure
résolution) ont été nombreuses ces dernières années et laissent présager un avenir plus que viable économiquement. On va même jusqu'à
prédire la prédominance du ]et d'Encre non seulement sur le marché des épreuves numériques (pour le Bon à Tirer) mais également sur des
secteurs jusqu'alors réservés à l'Offset. |
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Le fait que les encres présentent des compositions tout à fait spécifiques à chaque type
d'appareil explique également que de grosses entreprises se lancent maintenant dans la course aux parts de marché. Les fabricants de
machines n'ont plus le monopole car les encres doivent répondre à des critères de plus en plus sélectifs. On a aujourd'hui des produits
technologiquement très élaborés et optimisés, ce qui justifie leur prix toujours supérieur à celui des encres traditionnelles. |
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VI - Bibliographie |
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